前言

这篇文章拖太久了，因为最近实在太忙了，加上这篇文章也非常长，所以花了不少时间，给大家说句抱歉。好，进入正题。目前的项目基本都是前后端分离了，前端分Web，Ios,Android。。。,后端也基本是Java，.NET的天下，后端渲染页面的时代已经一去不复返，当然这是时代的进步。前端调用后端服务目前大多数基于JSON的HTTP服务，那么就引入的我们今天的内容。客户端访问服务的时候怎么保证安全呢？很多同学都听说过OAuth2.0,都知道这个是用来做第三方登录的，实际上它也可以用来做Api的认证授权。不懂OAuth的同学可以先去看看阮一峰的OAuth的讲解，如果你看不懂的话，那就对了，笔者当初也看了很久，结合实际项目才明白。这章我会结合具体的例子帮助大家理解。同时也也会结合前几章的内容做一个整合，让大家对微服务架构以及API授权有一个更清晰的认识。

业务场景

Api的认证授权，在微服务体系里面它也是一个服务，我们叫做认证授权中心。同时我们再提供一个用户中心和订单中心，构建我们的业务场景。我们模拟一个用户（客户端）是怎么一步一步获取我们的订单数据的，同时也结合前几张的内容搭建一个相对完整的微服务架构的demo。

程序清单列表

服务中心
API网关
认证授权中心
用户中心
订单中心

用户中心和认证授权中心有耦合的情况，访问认证授权的时候要去验证用户的账号密码是否合法

下图是一个简单的架构草图

服务中心和API网关大家看之前的文章来搭建，也可以直接看github上的源代码，没有什么变化。

认证授权中心

一直在说Ids4(IdentityServer4)这个框架，它实际上是一个实现了OAuth+OIDC(OpenId Connect)这两个功能的解决方案。那么OAuth和OIDC又到底是什么东西呢？简单来说OAuth就是帮助我们做授权获取token的，而OIDC就是帮助我们做认证这个token合法性的。一个完整的授权认证系统应该包含这两个功能。那么我们再谈一谈token，Ids4提供2种完全不一样的token加密方式，一种是JWT另一种叫Reference。那么这两种加密方式有何不同呢？JWT就是对这个字符串的一个加密算法，这个字符串包含了用户信息，客户端可以直接解析token，拿到用户信息，不需要和认证服授权务器去交互（程序首次加载的时候交互一次）。Reference更像Session，需要和认证服务器交互，由认证授权服务器去验证是否合法，每一次访问都需要和认证服务器进行交互，并且用户信息也是通过认证成功以后返回的。这两种方式各有优缺点。
JWT是一种加密方式，那么认证服务器不需要对token进行存储，而客户端也不需要找服务端验证，那么对于程序的性能是有很大的提升的，也不用考虑分布式和存储的问题，但是对于生成的token没办法控制，只能通过时效性来过期。
Reference的方式，token需要考虑分布式的存储，而且客户端需要一直和服务端认证，有一定的性能损耗，但是服务端可以对token进行控制，比如登出用户，修改密码都可以作废掉已经生成的token，这个时候再拿这个token是没办法使用的。然而不管是APP还是WEB让用户主动登出操作这是一个非常伪的需求，实际上即使是Reference方式token依然靠时效性来控制。
那么问题来了，当你的上级不懂技术的时候，问你万一我的token泄露了怎么办？你可以这样回答他。如果是在传输过程中的泄露，那么我们可以通过HTTPS的方式加密。程序代码里面用户相关的操作，都应该对传递的UserId参数和token里面解析出来UserId进行比较，如果出现不一致，那么这一定是一个非法请求。例如张三拿着李四的token去修改密码，肯定是修改不成功的。如果是在用户的客户端（WEB,APP）就把token泄露了，那么这个实际上这个客户端已经不止token泄露这么简单了，包括他所有的用户信息都泄露了，这个时候token已经没有了意义。就好比腾讯QQ加密算法做的如何如何牛逼，但是你泄露了你的QQ号和密码...
我们可以在过期时间上尽量短一点，客户端通过刷新token的方式不断获取新的token，而达到用户不用重复的登录，就能一直访问API接口。
至于两种方式的安全性我觉得都一样，微服务中我更倾向JWT这种方式，简单，高效。下面的代码我会模拟这两种模式，至于具体选择哪种方式大家根据实际的业务需求来。

小插曲：和几位技术大牛经过激烈的讨论，大家一致认为服务与服务之间的通信也是需要认证的，这样虽然增加了一定的性能损耗但是却更加的安全。我觉得有句话说的非常好，原则上内部其它系统都是不可信的。所以微服务之间的访问也得认证。

Reference方式的token，Ids4默认采用的内存做存储，也提供了EF for MS SQL 做分布式存储，而我们这里并不采用这种方式，我们采用redis来作为token的存储。

添加nuget引用

<PackageReference Include="Foundatio.Redis" Version="5.1.1478" />
<PackageReference Include="IdentityServer4" Version="2.0.2" />
<PackageReference Include="Pivotal.Discovery.Client" Version="1.1.0" />

Config.cs

配置Client信息，我们创建2个Client，一个采用JWT，一个采用Reference方式

new Client
{ClientId = "client.jwt",ClientSecrets ={        new Secret("AB2DC090-0125-4FB8-902A-34AFB64B7D9B".Sha256())},AllowedGrantTypes = GrantTypes.ResourceOwnerPassword,AllowOfflineAccess = true,AccessTokenLifetime = accessTokenLifetime,AllowedScopes ={        "api1"},AccessTokenType =AccessTokenType.Jwt
}new Client
{ClientId = "client.reference",ClientSecrets ={        new Secret("A30E6E57-086C-43BE-AF79-67ADECDA0A5B".Sha256())},AllowedGrantTypes = GrantTypes.ResourceOwnerPassword,AllowOfflineAccess = true,AccessTokenLifetime = accessTokenLifetime,AllowedScopes ={        "api1"},AccessTokenType =AccessTokenType.Reference 
},

RedisPersistedGrantStore.cs

实现IPersistedGrantStore接口来支持redis

public class RedisPersistedGrantStore : IPersistedGrantStore{      private readonly ICacheClient _cacheClient;  
  private readonly IConfiguration _configuration; 
  
   public RedisPersistedGrantStore(ICacheClient cacheClient, IConfiguration configuration)    {_cacheClient = cacheClient;_configuration = configuration;} 
   
    public Task StoreAsync(PersistedGrant grant)    {  
          var accessTokenLifetime = double.Parse(_configuration.GetConnectionString("accessTokenLifetime"));      
            var timeSpan = TimeSpan.FromSeconds(accessTokenLifetime);_cacheClient?.SetAsync(grant.Key, grant, timeSpan);        return Task.CompletedTask;}    
   
   public Task<PersistedGrant> GetAsync(string key)    {      
     if (_cacheClient.ExistsAsync(key).Result){           
      var ss = _cacheClient.GetAsync<PersistedGrant>(key).Result;            return Task.FromResult<PersistedGrant>(_cacheClient.GetAsync<PersistedGrant>(key).Result.Value);}      
        return Task.FromResult<PersistedGrant>((PersistedGrant)null);}   
    
     public Task<IEnumerable<PersistedGrant>> GetAllAsync(string subjectId){       
      var persistedGrants = _cacheClient.GetAllAsync<PersistedGrant>().Result.Values;        return Task.FromResult<IEnumerable<PersistedGrant>>(persistedGrants.Where(x => x.Value.SubjectId == subjectId).Select(x => x.Value));}    
      
    public Task RemoveAsync(string key)    {_cacheClient?.RemoveAsync(key);     
       return Task.CompletedTask;}   
    
    public Task RemoveAllAsync(string subjectId, string clientId)    {_cacheClient.RemoveAllAsync();        
    return Task.CompletedTask;}   
    
     public Task RemoveAllAsync(string subjectId, string clientId, string type)    {        
     var persistedGrants = _cacheClient.GetAllAsync<PersistedGrant>().Result.Values.Where(x => x.Value.SubjectId == subjectId && x.Value.ClientId == clientId &&x.Value.Type == type).Select(x => x.Value);        foreach (var item in persistedGrants){_cacheClient?.RemoveAsync(item.Key);}        
     return Task.CompletedTask;}
}

ResourceOwnerPasswordValidator.cs

实现IResourceOwnerPasswordValidator接口实现自定义的用户验证逻辑

public class ResourceOwnerPasswordValidator : IResourceOwnerPasswordValidator{   
 private readonly DiscoveryHttpClientHandler _handler;   
  private const string UserApplicationName = "user";    
  
  public ResourceOwnerPasswordValidator(IDiscoveryClient client)    {_handler = new DiscoveryHttpClientHandler(client);}   
  
   public async Task ValidateAsync(ResourceOwnerPasswordValidationContext context)    {        //调用用户中心的验证用户名密码接口var client = new HttpClient(_handler);     
      var url = $"http://{UserApplicationName}/search?name={context.UserName}&password={context.Password}";      
        var result = await client.GetAsync(url);    
        if (result.IsSuccessStatusCode){            var user = await result.Content.ReadAsObjectAsync<dynamic>();        
        var claims = new List<Claim>() { new Claim("role", user.role.ToString()) };context.Result = new GrantValidationResult(user.id.ToString(), OidcConstants.AuthenticationMethods.Password, claims);}      
        else{context.Result = new GrantValidationResult(null);}}
}

var claims = new List<Claim>() { new Claim("key", "value") };
这里可以传递自定义的用户信息，在客户端通过User.Claims.FirstOrDefault(x => x.Type == "key")来获取

这里需要注意一下，因为这里走的是http所以，授权服务中心和用户中心存在耦合，我个人建议如果走JWT的方式，用户中心和认证授权中心可以合并成一个服务，如果采用Reference的方式，建议还是拆分。

Startup.cs

public void ConfigureServices(IServiceCollection services){services.AddDiscoveryClient(Configuration);   
 var redisconnectionString = Configuration.GetConnectionString("RedisConnectionString");   
  var config = new Config(Configuration);services.AddMvc();services.AddIdentityServer({x.IssuerUri = "http://identity";x.PublicOrigin = "http://identity";}).AddDeveloperSigningCredential().AddInMemoryPersistedGrants().AddInMemoryApiResources(config.GetApiResources()).AddInMemoryClients(config.GetClients());services.AddSingleton(ConnectionMultiplexer.Connect(redisconnectionString));services.AddTransient<ICacheClient, RedisCacheClient>();//注入redisservices.AddSingleton<IPersistedGrantStore, RedisPersistedGrantStore>();services.AddTransient<IResourceOwnerPasswordValidator, ResourceOwnerPasswordValidator>();
}
  public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env){    if (env.IsDevelopment()){app.UseDeveloperExceptionPage();}app.UseMvc();app.UseDiscoveryClient();app.UseIdentityServer();}

因为是采用服务发现的方式，所以我们这里要修改IssuerUri和PublicOrigin。不要让发现服务暴露自己的具体URL地址，否则这里就负载不均衡了。

appsettings.json

"ConnectionStrings": {      
  "RedisConnectionString": "localhost",        "AccessTokenLifetime": 3600 //token过期时间 单位秒},    "spring": {        "application": {            "name": "identity"}},    "eureka": {        "client": {            "serviceUrl": "http://localhost:5000/eureka/"},        "instance": {          "port": 8010}}

用户中心

用户中心主要实现2个接口，一个给授权中心验证用户使用，还有一个是给客户端登录的时候返回token使用

nuget引用

<PackageReference Include="IdentityModel" Version="2.14.0" />
<PackageReference Include="Pivotal.Discovery.Client" Version="1.1.0" />

appsettings.json

{  "spring": {  
  "application": {      "name": "user"}},  "eureka": {    "client": {      "serviceUrl": "http://localhost:5000/eureka/"},    "instance": {      "port": 8040,      "hostName": "localhost"}},  "IdentityServer": {//jwt    "ClientId": "client.jwt",    "ClientSecrets": "AB2DC090-0125-4FB8-902A-34AFB64B7D9B"//reference//"ClientId": "client.reference",//"ClientSecrets": "A30E6E57-086C-43BE-AF79-67ADECDA0A5B"}
}

ValuesController.cs

[Route("/")]
public class ValuesController : Controller{   
   private const string IdentityApplicationName = "identity";             private readonly DiscoveryHttpClientHandler _handler;  
   private readonly IConfiguration _configuration;  
   public ValuesController(IDiscoveryClient client, IConfiguration configuration)    {_configuration = configuration;_handler = new DiscoveryHttpClientHandler(client);}
[HttpGet("search")]  
  public IActionResult Get(string name, string password)    {        var account = Account.GetAll().FirstOrDefault(x => x.Name == name && x.Password == password);      
    if (account != null){           
     return Ok(account);}       
      else{         
         return NotFound();}}
         [HttpPost("Login")]  
    public async Task<IActionResult> Login([FromBody] LoginRequest input)    {        var discoveryClient = new DiscoveryClient($"http://{IdentityApplicationName}", _handler){Policy = new DiscoveryPolicy { RequireHttps = false }};      
  var disco = await discoveryClient.GetAsync();   
       if (disco.IsError) 
       throw new Exception(disco.Error);        var clientId = _configuration.GetSection("IdentityServer:ClientId").Value;        if (string.IsNullOrEmpty(clientId))
        throw new Exception("clientId is not value.");     
       
         var clientSecrets = _configuration.GetSection("IdentityServer:ClientSecrets").Value;        if (string.IsNullOrEmpty(clientSecrets))
          throw new Exception("clientSecrets is not value.");     
            var tokenClient = new TokenClient(disco.TokenEndpoint, clientId, clientSecrets, _handler);        var response = await tokenClient.RequestResourceOwnerPasswordAsync(input.Name, input.Password, "api1 offline_access");//如果需要刷新token那么这里要多传递一个offline_access参数，不传的话RefreshToken为nullvar response = await tokenClient.RequestResourceOwnerPasswordAsync(input.Name, input.Password, "api1");      
           if (response.IsError) throw new Exception(response.Error);     
              return Ok(new LoginResponse(){AccessToken = response.AccessToken,ExpireIn = response.ExpiresIn,RefreshToken = response.RefreshToken});}
}

这里offline_access这个参数很重要，如果你需要刷新token必须传这个参数，传递了这个参数以后redis服务器会记录，通过refreshToken来获取一个新的accessToken,这里就不做演示了，Ids4的东西太多了，更细节的东西大家去关注Ids4的内容

Account.cs

提供2个用户，各有不同的角色

 public class Account{      
   public string Name { get; set; }     
      public string Password { get; set; }    
      
      public int Id { get; set; }     
      
      public string Role { get; set; }        
      
      public static List<Account> GetAll()        {            return new List<Account>(){              
        new Account(){Id = 87654,Name = "leo",Password = "123456",Role = "admin"},                new Account(){Id = 45678,Name = "mickey",Password = "123456",Role = "normal"}};}}

订单中心

nuget引用

<PackageReference Include="IdentityServer4.AccessTokenValidation" Version="2.1.0" />
<PackageReference Include="Pivotal.Discovery.Client" Version="1.1.0" />

Startup.cs

public void ConfigureServices(IServiceCollection services){services.AddDiscoveryClient(Configuration);    var discoveryClient = services.BuildServiceProvider().GetService<IDiscoveryClient>();    var handler = new DiscoveryHttpClientHandler(discoveryClient);services.AddAuthorization();services.AddAuthentication(x =>{x.DefaultChallengeScheme = JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme;x.DefaultAuthenticateScheme = JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme;}).AddIdentityServerAuthentication(x =>{x.ApiName = "api1";x.ApiSecret = "secret";x.Authority = "http://identity";x.RequireHttpsMetadata = false;x.JwtBackChannelHandler = handler;x.IntrospectionDiscoveryHandler = handler;x.IntrospectionBackChannelHandler = handler;});services.AddMvc();
}

这里需要注意的一点是handler，Ids4竟然在参数里面有handler的参数，这样我们接入微服务里面的服务发现简直太easy了。同时这里也给大家一个启发，我们再做第三方接口的时候，一定要参数齐全，哪怕这个参数并不会被大多数情况下使用，如果Ids4没提供这个参数，那么我就需要重写一套验证逻辑了。

ValuesController.cs

添加4个接口，针对不同的角色用户

[Route("/")]
public class ValuesController : Controller{    // admin role
 [HttpGet("admin")]   
  [Authorize(Roles = "admin")] 
   public IActionResult Get1()    {      
     var userId = User.Claims.FirstOrDefault(x => x.Type == "sub")?.Value;        
     var role = User.Claims.FirstOrDefault(x => x.Type == "role")?.Value;       
      return Ok(new { userId, role });}    
      // normal role[HttpGet("normal")][Authorize(Roles = "normal")]  
     public IActionResult Get2()    {    
         var userId = User.Claims.FirstOrDefault(x => x.Type == "sub")?.Value;      
           return Ok(new { role = "normal", userId = userId });}   
            // any role[HttpGet("any")][Authorize]   
     public IActionResult Get3()    {    
         var userId = User.Claims.FirstOrDefault(x => x.Type == "sub")?.Value;       
          return Ok(new { role = "any", userId = userId });}   
   // Anonymous[HttpGet][AllowAnonymous]   
    public IActionResult Get()    {   
         return Ok(new { role = "allowAnonymous" });}
}

演示部分

JWT

分别运行这个5个应用程序，访问http://localhost:5000

如图表示，全部运行成功。
通过postman模拟用户登录,通过api网关地址访问。
url:http://localhost:5555/user/login
method:post
requestBody:
{
"name":"leo",
"password":"123456"
}

拿到token后，我们再访问订单中心的地址。
url:http://locahost:5555/order/admin
mothod:get
header: Authorization:bearer token（bearer和token中间有一个空格）

成功返回userId和role信息
我们随意修改一下token的字符串再访问，会返回401，认证不会通过。

这里需要注意的是zuul默认不支持header的传递，需要在网关服务里面增加一个配置zuul.sensitive-headers=true

这个时候我们修改url地址http://locahost:5555/order/normal

返回了403表示这个接口没有权限
再修改地址访问http://locahost:5555/order/any

这个接口只要授权用户都可以访问。
最后这个接口http://locahost:5555/order就比较容易理解是一个匿名用户都可以访问的接口不用做身份验证，我们去掉header信息

我们可以再试试另一个用户mickey/123456试试，篇幅有限，这里就不再做描述了，mickey这个用户拥有http://locahost:5555/order/normal这个接口的访问权限。

Reference

切换一下配置文件，来支持reference，修改User项目的appsettings.json文件

 "IdentityServer": {    //"ClientId": "client.jwt",    //"ClientSecrets": "AB2DC090-0125-4FB8-902A-34AFB64B7D9B",    "ClientId": "client.reference",    "ClientSecrets": "A30E6E57-086C-43BE-AF79-67ADECDA0A5B"}

重新运行程序
通过postman模拟用户登录,通过api网关地址访问。
url:http://localhost:5555/user/login
method:post
requestBody:
{
"name":"leo",
"password":"123456"
}

我们可以看到accessToken和JWT的完全不一样，很短的一个字符串，这个时候我们打开redis客户端可以找个这个信息

用户信息是保存在了redis里面。这里的key是通过加密的方式生成的。
拿到token后，我们再访问订单中心的地址。
url:http://locahost:5555/order/admin
mothod:get
header: Authorization:bearer token

验证成功，后面的几个接口和上面一样，同学们自己来演示。

后记

通过上面的例子，我们把整个授权认证流程都走了一遍(JWT和Reference)，通过Postman来模拟客户端的请求，Ids4的东西实在是太多，我没办法在这里写的太全，大家可以参考一下园子里面关于Ids4的文章。这篇文章例子比较多，强烈建议大家先下载代码，跟着博客的流程走一次，然后自己再按照步骤写一遍，这样才能加深理解。顺便给自己打个广告，笔者目前正在考虑新的工作机会，如果贵公司需要使用.NET core来搭建微服务平台，我想我非常合适。我的邮箱240226543@qq.com。

关于授权认证部分大家可以看看园子里面雨夜朦胧的博客，他通过源代码分析写的非常透彻。